[目的]稻田通过排放温室气体和活性氮对生态环境带来影响，系统分析江苏不同稻田轮作模式碳、氮足迹及其构成。[方法]以江苏新型经营主体为调查对象，利用生命周期评价方法定量分析江苏不同稻田轮作模式碳、氮足迹及其构成。[结果]不同稻田轮作模式单位面积碳足迹和单位面积氮足迹从高到低依次为稻麦轮作（18.22 t·hm~(-2)和139.54 kg·hm~(-2)）、稻油轮作（13.20 t·hm~(-2)和101.65 kg·hm~(-2)）、稻绿肥轮作（10.20 t·hm~(-2)和73.19 kg·hm~(-2)），单位产量碳足迹和氮足迹在不同轮作模式间差异不显著。不同稻田轮作模式单位面积碳、氮足迹存在区域差异，稻麦单位面积碳、氮足迹和稻油单位面积氮足迹从高到低依次为苏北地区、苏中地区、苏南地区，稻油轮作单位面积碳足迹和稻绿肥轮作单位面积碳、氮足迹在不同地区差异均不显著。对单位产量氮足迹而言，稻麦轮作单位产量氮足迹在不同地区差异显著，而稻麦轮作单位产量碳足迹、稻油和稻绿肥轮作单位产量碳、氮足迹在不同地区差异均不显著。不同轮作模式碳足迹主要来源CH_(4)排放和氮肥使用导致的碳足迹，占比分别为46.6%～50.7%和23.9%～25.2%。氮肥施用导致的氨挥发、氮素径流、氮素淋失及氮肥投入是不同稻田轮作模式氮足迹的主要来源，占比分别为52.2%～59.0%、14.6%～20.21%、8.7%～10.8%和7.8%～7.9%。[结论]稻油轮作和稻绿肥轮作模式是一种较为低碳和低氮的轮作模式，而考虑粮食安全，选择稻麦轮作模式优于稻油轮作和稻绿肥轮作模式。

[目的]稻麦轮作是我国长江下游粮食主产区一种主要的种植制度,系统分析稻麦轮作系统碳足迹构成对于实现该地区低碳农业具有重要的意义。[方法]文章基于农户调研数据,运用农业碳足迹理论及生命周期法定量研究长江下游地区稻麦轮作系统碳足迹大小及组成,并进一步分析碳足迹影响因素。[结果](1)长江下游地区稻麦轮作系统单位产量、单位生物量、单位产值碳足迹分别为0.50kgCO_2-eq/kg、0.22kgCO_2-eq/kg和0.22kgCO_2-eq/CNY。CH_4和N_2O排放、柴油、肥料为长江下游地区稻麦轮作系统碳排放主要来源,分别占稻麦生产碳足迹的65%、53%、11%～22%和15%～20%。(2)在调研的稻麦田中发现农资投入中氮肥的施用量和柴油消耗量都与碳足迹呈现显著正相关关系,而种植规模与碳足迹呈现显著负相关关系,与小规模稻麦种植相比,大规模稻麦种植单位产量碳足迹分别降低了7.4%和20.9%。(3)作物生产的碳足迹可能受到农场规模、气候条件以及作物管理实践的影响。[结论]发展稻麦轮作系统节肥、节水及免耕技术,构建规模化的低碳种植模式必将成为未来中国长江下游地区稻麦轮作模式应对气候变化发展低碳农业的重要举措。

为研究稻田不同免耕轮作模式对土壤性质的影响,基于2004年在成都平原建立的耕作定位试验,以当地传统麦稻周年旋耕+无秸秆还田(CW-CR)模式为对照,设置麦稻周年免耕+秸秆还田(ZW-ZR)和油稻周年免耕+秸秆还田(ZO-ZR)2种免耕轮作处理,2014年后分层取样测试土壤物理、化学性质和主要酶活性。结果表明:和CW-CR相比,连续免耕配合秸秆还田促进土壤有机碳和碱解氮含量的提高,土壤表层(0～7.5 cm)增幅分别为41.3%～52.2%和33.6%～33.7%,差异达显著水平。免耕模式不同土层有效钾含量显著低于对照模式,降幅19.8%～25.7%。连续免耕促进直径>2 mm的水稳性团聚体的大幅增加,但对不同土层容重、孔隙度和最大持水量等物理性质及土壤酶活性影响较小。周年免耕条件下,麦稻模式较油稻模式更利于表层土壤>5 mm水稳性团聚体的形成,其他多数指标无显著差异。0～7.5 cm土壤质量指数(Soil quality index,SQI)排序为ZO-ZR>ZW-ZR>CW-CR。连续免耕可以提高小麦和油菜产量,但水稻产量不及对照模式,ZW-ZR和ZO-ZR模式平均降幅8.7%和4.6%。本研究条件下,免耕可改善稻田土壤质量,ZO-ZR模式优于ZW-ZR模式,但土壤质量的改善与水稻生产力的提高不同步。

【目的】明确长江中下游稻区不同水旱轮作模式与氮肥水平对稻田CH_4排放的影响。【方法】以2003年至今的4种水(水稻)旱轮作长期定位试验为基础(分别为水稻-休闲(RF),水稻-紫云英(RC-G),水稻-小麦(RW)和水稻-稻草覆盖种植马铃薯(RP)),并设置3个氮肥水平,分别为N_0(0)、N_1(142.5 kg N·hm~(-2))和N_2(202.5 kg N·hm~(-2))。于2016—2017利用静态箱-气象色谱法,在田间采集并测定水稻生长季CH_4排放。【结果】(1)轮作模式与氮肥互作对稻田CH_4排放的影响主要集中在移栽后7—30 d内,其CH_4累积排放量约为整个生育期的51.9%—72.3%。(2)轮作模式与氮肥水平对稻田CH_4排放存在显著的互作效应;N_0水平下,冬季作物栽培(包括RP、RW和RC-G)显著提高稻季CH_4累积排放量,与RF相比分别增加74.1%—145.1%、68.5%—109.9%和56.4%—108.6%。(3)增施氮肥(N_1和N_2)后,CH_4排放对轮作模式的响应出现分化。其中,RF、RP和RW模式下稻季CH_4排放量随氮肥施用量的增加而逐渐增加;N_2水平下,RP、RW和RF的CH_4累积排放量分别为51.2—55.8、45.3-51.5和25.0—30.5 g·m~(-2),分别比N_0水平提高23.0%—38.4%、26.7%—33.7%和35.3%—43.5%;而与N_1相比,则提高9.9%—19.7%、20.8%—23.1%和17.4%—18.8%。而RC-G模式下则表现为增施氮肥一定程度上降低了稻季CH_4排放;与N_0相比,N_1和N_2下稻季CH_4累积排放量分别降低20.7%—42.4%和10.6%—16.6%。(4)进一步解析与土壤CH_4排放相关微生物菌群产甲烷菌(mcrA)和甲烷氧化菌(pmoA)丰度变化,发现N_0水平下秸秆及绿肥全量还田能够显著增加产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度;相关微生物对氮肥的响应机制因轮作模式而有所差异,增施氮肥促进产甲烷菌的增殖,却抑制了甲烷氧化菌的生长,但其变化幅度因轮作处理而有所不同。随着氮肥增施,RP、RW和RF的mcrA丰度增加191.4%、160.6%和143.3%,而RC-G则仅有62.6%。(5)另外,随着氮肥施用量的增加,RF、RP和RW模式下mcrA/pmoA比值增加,其增加比例分别为71.4%—141.1%、197.1%—258.2%和84.6%—165.5%,而RC-G则相反,下降26.8%—42.3%。其变化规律与CH_4排放基本一致。【结论】稻田系统中秸秆还田C/N的相对含量可能是干扰氮肥水平对稻田CH_4排放作用的关键,当系统中碳冗余时,相关微生物活性受到土壤中有效氮制约,投入无机氮可以减轻氮的限制作用从而显著提高CH_4排放;而碳不足时,继续投入无机氮,相关微生物繁殖由于受到土壤中有限碳源的限制其活性也会受到抑制,CH_4排放相对减少。

稻渔共作是中国稻区重要的生态农业发展模式，对该模式进行系统全面的碳足迹评价有助于稻田综合种养产业的低碳绿色发展。研究基于田间试验数据，利用生命周期评价法评价了水稻单作、稻鳅共作和稻鲶共作3种稻作模式的单位面积碳足迹(CF_A)、单位产值碳足迹(CF_V)、单位利润碳足迹(CF_P)和单位营养密度碳足迹(CF_(NDU)),并在此基础上进行了情景分析。结果表明：稻鳅共作的CF_A、CF_V、CF_P和CF_(NDU)分别为11 923 kg CO_(2 )-eq·hm~(-2)、0.10 kg CO_(2 )-eq·￥~(-1)、0.14 kg CO_(2 )-eq·￥~(-1)和1.37 kg CO_(2 )-eq·NDU~(-1),比水稻单作降低了17.5%、82.1%、79.1%和77.7%;稻鲶共作的CF_A、CF_V、CF_P和CF_(NDU)分别为12 110 kg CO_(2 )-eq·hm~(-2)、0.16 kg CO_2-eq·￥~(-1)、0.22 kg CO_(2 )-eq·￥~(-1)和2.48 kg CO_(2 )-eq·NDU~(-1),比水稻单作降低了16.2%、71.4%、67.2%和59.7%。综合来看，稻鳅共作以最低的碳排放为人们提供了最高的营养密度并创造了最高的经济效益，最值得推广。敏感性分析表明CH_4排放、灌溉耗电和水产动物饲料对碳足迹影响较大。情景分析表明，当综合使用光伏发电、水稻新品种和提高饲料利用效率时，两种稻渔共作模式的单位面积碳减排潜力可达到23.4%～24.4%。研究从碳排放的角度为中国传统稻作模式向生态稻作模式转型提供了理论依据。

为明确麦秸不同还田方式对稻麦轮作农田碳足迹的影响,该研究通过开展两年的大田试验,设计了3种麦秸还田方式(麦秸旋耕还田、麦秸翻耕还田和麦秸沟埋还田),并以麦秸不还田为对照,采用静态箱-气相色谱法连续两年对农田温室气体排放进行监测,并对不同麦秸还田方式的生产资料投入和生产过程碳排放及温室气体排放进行全面分析。结果表明:(1)与不还田相比,麦秸还田显著增加了稻季日均CH4排放,稻麦周年全球增温潜势95%来自稻田CH4排放;(2)在水稻季,农田CH4排放占碳足迹总量比例最大,3种麦秸还田方式中,麦秸沟埋还田处理下碳足迹最小,且能比麦秸旋耕还田处理减少4. 9%;(3)在小麦季,化肥投入造成的碳足迹所占比例最大,为64. 5%～77. 4%,其次是土壤N2O的排放;(4)从整个稻麦周年轮作系统来看,与麦秸旋耕还田和麦秸翻耕还田处理相比,麦秸沟埋还田处理能分别减少4. 6%和3. 6%的周年碳足迹及8. 7%和4. 9%的周年单位产量的碳足迹。因此,对于稻麦轮作地区,采用麦秸沟埋还田能在一定程度上降低农业生产过程中的碳足迹。

构建农业净碳汇价值评价技术体系,测算了主要粮经作物固碳价值、碳投入价值、农药环境成本、化肥环境成本,用这些作物的固碳价值减去碳投入价值、农药环境成本、化肥环境成本,得到其净碳汇价值;根据主要粮经作物净碳汇价值计算不同轮作模式的净碳汇价值。结果表明:主要粮经作物净碳汇价值由大到小的顺序为:玉米、水稻、小麦、花生,不同轮作模式下粮经作物净碳汇价值由大到小的顺序为:小麦+水稻、小麦+玉米、小麦+花生。不同轮作模式下粮经作物净碳汇价值测算结果对农业生态价值补偿标准确定具有重要指导意义,建议减少农药与肥料的使用量,降低粮经作物碳投入价值与农药化肥环境成本,不断提高粮经作物净碳汇价值。

构建农业净碳汇价值评价技术体系,测算了主要粮经作物固碳价值、碳投入价值、农药环境成本、化肥环境成本,用这些作物的固碳价值减去碳投入价值、农药环境成本、化肥环境成本,得到其净碳汇价值;根据主要粮经作物净碳汇价值计算不同轮作模式的净碳汇价值。结果表明:主要粮经作物净碳汇价值由大到小的顺序为:玉米、水稻、小麦、花生,不同轮作模式下粮经作物净碳汇价值由大到小的顺序为:小麦+水稻、小麦+玉米、小麦+花生。不同轮作模式下粮经作物净碳汇价值测算结果对农业生态价值补偿标准确定具有重要指导意义,建议减少农药与肥料的使用量,降低粮经作物碳投入价值与农药化肥环境成本,不断提高粮经作物净碳汇价值。

在保障粮食安全的同时降低碳排放是当前农业种植结构优化过程中迫切需要解决的问题。为探究长江下游稻田不同种植制度对温室气体排放的影响及其碳足迹，设置4种稻田种植制度处理：一年一熟的冬闲-水稻以及一年两熟的紫云英-水稻、冬油菜-水稻、冬小麦-水稻，连续两年采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放，运用生命周期评价法估算农田生产过程和农业生产投入引起的直接和间接温室气体排放，并进行碳足迹分析。结果表明：（1）一年两熟种植制度较一年一熟的冬闲-水稻增加周年CH₄排放17.5%～64.5%、N₂O排放60.7%～139.8%以及土壤有机碳固定量17.3%～37.2%;（2）在考虑土壤固碳的情况下，不同种植制度的土壤有机碳固定能抵消26.6%～35.6%的温室气体排放，冬小麦-水稻、冬油菜-水稻、紫云英-水稻单位面积净碳足迹两年平均分别为13.79、11.83和9.07 t CO₂-eq·hm^-2,较冬闲-水稻(7.63 t CO₂-eq·hm^-2)分别增加80.6%、55.0%和18.8%;（3）稻田生态系统碳足迹主要来自土壤CH₄排放（61.8%～67.4%）,其次是氮肥施用（18.3%～23.9%）,而后为N₂O排放（3.3%～5.2%）和柴油的使用（2.2%～2.8%）;（4）一年两熟有利于增加周年产量和产值，非水稻季种植粮油作物能显著提高种植净收益，不同种植制度单位产量和单位产值碳足迹的差异不大。因此，冬闲-水稻是长江下游稻田最为低碳的种植制度，综合碳排放、粮食安全和经济产出，冬小麦-水稻、冬油菜-水稻明显优于冬闲-水稻；发展甲烷减排和氮肥减施技术是降低稻田生态系统碳足迹的重要途径。

以宜香优2115为材料,采用二因素裂区设计:主区设小麦或油菜秸秆全量翻埋还田(M_1)和秸秆不还田对照(M_0);副区设4个氮肥管理,不施氮(N_0),基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为10∶0∶0∶0(N_1),基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为3∶3∶2∶2(N_2),基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为2∶2∶3∶3(N_3),研究秸秆还田和氮肥管理对直播稻的光合特性、干物质积累及产量的影响。结果表明:麦–稻或油–稻轮作下,氮肥管理对直播稻主要生育时期的干物质积累、光合特性及产量均存在显著或极显著的调控效应,秸秆还田显著影响水稻拔节期、齐穗期的叶面积指数(LAI)及群体干物质积累,同时油–稻轮作下其调控效应高于麦–稻轮作模式。秸秆不还田时,配合N_3施肥方式,可有效提高直播稻结实期剑叶净光合速率、SPAD值和叶面积指数,延缓叶片衰老,且在拔节期至成熟期间保持较高的群体生长率,干物质积累优势明显;秸秆还田下,配以基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为3∶3∶2∶2的管理模式,麦茬或油茬直播稻群体构建合理,结实期剑叶光合能力强,有效穗、每穗粒数较多,表现高产,产量最高可达10 090、10 693 kg/hm~2。综合分析,麦–稻或油–稻轮作下秸秆还田,配合基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥氮肥施用比例为3∶3∶2∶2的氮肥管理模式,能实现直播稻的高产稳产。

为提高秸秆的利用效率和综合效益，探讨秸秆还田配施化肥对农田土壤固碳能力和经济收益的影响。以连续秸秆还田7 a的定位试验田为平台，系统分析无秸秆+无施肥(CK)、常规施肥(F)、秸秆还田+常规施肥(SF)、秸秆还田+80%常规施肥(SDF)4种不同处理对巢湖地区油-稻轮作模式下不同土层(0～80 cm)土壤碳储量、固碳速率和作物经济收益的影响。(1)秸秆还田配施化肥能够提升0～50 cm土层土壤有机碳储量和固碳速率，与F处理相比较，SF和SDF处理的油菜季和水稻季碳储量增幅分别为1.20%～23.04%和3.86%～19.56%,油菜季和水稻季的固碳速率的增幅分别为-0.18～2.70倍和0.26～1.32倍。(2)与F处理相比，SF和SDF处理的油菜分别增产了8.29%和0.94%,水稻分别增产了11.04%和8.34%。(3)油菜季和水稻季SF处理的总产值和纯收益均为最大，SF较F处理油菜季总产值和纯收益分别增加了8.31%和3.34%,水稻季总产值和纯收益分别增加了11.06%和23.57%。综上所述，秸秆还田配施化肥对提升油-稻轮作土壤固碳能力、土壤肥力和经济效益具有重要意义。

【目的】探究3种主要水旱轮作系统下，优化施肥对当季稻田NH3挥发及氮素利用率的影响。【方法】试验设置水稻-小麦、水稻蔬菜与水稻冬闲田3种水旱轮作系统，每种轮作系统下设农民习惯施肥方式（FFP）和优化施肥方式（OPT） 2种施肥处理，以不施肥处理为对照（CK），其中农民习惯施肥方式氮肥以基肥与分蘖肥施用量比例5∶5施入，优化施肥方式氮肥以基肥、分蘖肥、穗肥施用量比例5∶3∶2施入。于2015─2016年，采用传统抽气密闭室法，田间原位监测了不同处理以及4个环境因子（田面水NH+4-N质量浓度、水层pH、

【目的】双季稻田水旱轮作后能够提高作物产能降低土壤有机质含量，但水旱轮作后化肥氮素配施不同有机物料对作物产量、氮素利用效率及有机质含量影响的报道较少。【方法】以玉米水稻轮作为研究对象，于2015—2021年在洞庭湖区紫潮泥和红黄泥两种双季稻田上设置不施氮肥（CK）、单施化肥（NPK）、NPK+秸秆还田（NPKS）、NPK+有机肥（NPKM）、NPK+生物炭（NPKB)5种处理，探讨在两种土壤上不同施肥处理的作物产量、养分利用效率和土壤碳氮含量及平衡的变化。【结果】紫潮泥和红黄泥6年试验的平均玉米产量、水稻产量和年总产量分别为5.7、7.3和12.9 t·hm~(-2)，三者在紫潮泥中的产量都略高于红黄泥，但差异都不显著。与NPK处理相比，NPKM处理使两种土壤的玉米和水稻平均产量分别显著（P<0.05）提高10.6%、4.20%。在所有处理中，NPKM处理玉米产量最高，为6.0 t·hm~(-2);NPKB处理水稻产量最高，为7.5 t·hm~(-2)。NPKM和NPKB处理的6年平均年总产量分别显著（P<0.05）高于其他处理，但NPKM和NPKB处理间差异不显著。与其他处理相比，NPKM处理显著（P<0.05）提高了玉米水稻的化肥氮素回收率、农学效率和偏生产力，玉米季6年平均值分别为66.3%、39.5kg·kg~(-1)、56.0 kg·kg~(-1)，水稻季6年平均值分别为53.8%,21.9 kg·kg~(-1)、68.6 kg·kg~(-1)。NPKB处理较NPK、NPKS显著（P<0.05）提高了玉米水稻的化肥氮素农学效率和偏生产力，较NPK处理显著（P<0.05）提高了玉米化肥氮素回收率。两种土壤有机碳、全氮含量从第4年（2019年）开始显著下降。与试验开始前（2015年）相比，2021年紫潮泥和红黄泥施氮处理年平均有机碳含量分别下降了1.8、0.7 g·kg~(-1)，全氮含量分别下降0.4、0.1 g·kg~(-1)；两种土壤NPKM处理的土壤有机碳平均含量下降幅度最小、NPKB处理次之。NPKM处理的碳、氮投入量最高，平均土壤有机碳、全氮损失量最小，分别为0.48 t C·hm~(-2)·a~(-1)、94.7 kg N·hm~(-2)·a~(-1)。【结论】双季稻田水旱轮作后，化肥与有机肥、生物炭配施能提高作物产量和延缓土壤有机质下降，试验期间化肥配施有机肥处理玉米平均产量最高，化肥配施生物炭处理水稻平均产量最高。

通过三季连续的大田试验,研究秸秆还田与耕作方式及其交互效应对稻麦轮作农田土壤碳库及土壤结构的影响。结果表明:秸秆还田对稻麦轮作农田土壤碳库具有显著影响,秸秆还田各处理的总有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳和水稳性团聚体有机碳含量从高到低依次是:三季秸秆均还田、两季稻秸还田、一季麦秸还田,且均显著高于秸秆不还田处理;旋耕处理下土壤总有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳的含量均高于翻耕,但差异不显著;旋耕和翻耕对不同粒径水稳性团聚体有机碳含量的影响无明显差异;旋耕稻麦秸秆均还田和翻耕稻麦秸秆均还田处理土壤总有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳和水稳性团聚体有机碳的含量均显著高于其他处理。

在对传统生态足迹模型进行简要分析的基础上,提出基于能值分析理论的生态足迹计算模型。该改进生态足迹模型通过将生态经济系统中的各种能量流换算成对应的生物生产性土地面积,并比较计算得到的生态足迹和生态承载力,从而衡量研究区域的环境可持续发展状况。论文以江苏省为例,应用改进生态足迹模型分析其2003年生态经济系统的环境状况,得到人均生态承载力为0.2997hm 2/人,人均生态足迹为4.7228hm 2/人,生态足迹超过生态承载力,与传统生态足迹模型的计算结果相一致。但与传统生态足迹模型相比,改进生态足迹模型的计算结果能更真实地反映生态经济系统的环境状况。